Dalam proses pengasingan udara kriogenik, pengembang turbo memainkan peranan penting sebagai peralatan teras. Ia menyejukkan dan menyediakan penyejukan dengan mengembangkan-gas tekanan tinggi kepada tekanan rendah. Walau bagaimanapun, dalam operasi sebenar, masalah penjanaan titisan di dalam turboexpander sering diabaikan, dan fenomena ini boleh menjejaskan prestasi peralatan dan kestabilan sistem secara keseluruhan. Artikel ini akan menghuraikan punca penjanaan titisan dan kesannya terhadap sistem, dan mencadangkan langkah pencegahan yang berkesan.
Prinsip kerja dan kepentingan turboexpander
Pengembang turbo ialah mesin berputar yang berfungsi berdasarkan undang-undang gas ideal. Ia menggunakan gas tekanan tinggi-untuk mempercepatkan pengembangan melalui muncung, menyebabkan suhu gas turun dengan mendadak, menghasilkan bendalir suhu-rendah dan menyediakan kapasiti penyejukan yang diperlukan untuk proses pengasingan udara kriogenik. Biasanya, pengembang turbo beroperasi pada kecekapan 70% hingga 85%, menjadikannya peralatan utama untuk meningkatkan penggunaan tenaga.
Analisis punca penjanaan titisan
1. Keadaan Supertepu: Apabila gas melalui pengembang turbin, suhu turun dengan mendadak disebabkan pengurangan tekanan yang cepat, menyebabkan beberapa komponen seperti wap air, karbon dioksida, dan lain-lain mencapai di bawah takat embunnya, membentuk keadaan supertepu, dan kemudian terpeluwap menjadi titisan cecair.
Data penyelidikan menunjukkan bahawa dalam keadaan perindustrian biasa, jika gas memasuki turboexpander pada tekanan 20 bar dan suhu -150 darjah . Selepas pengembangan, tekanan turun kepada 1 bar dan suhu terus menurun kepada -190 darjah . Pada masa ini, kelembapan relatif wap air boleh meningkat daripada 40% kepada lebih daripada 100%, secara langsung membawa kepada pembentukan titisan.
2. Pra-penyejukan tidak lengkap: Jika kekotoran tidak dialihkan sepenuhnya dalam peringkat-pra-rawatan atau kesan pra-penyejukan yang ideal tidak dicapai, sisa lembapan atau kabus minyak akan terpeluwap semasa proses pengembangan, meningkatkan risiko pembentukan titisan.
Kes sebenar menunjukkan bahawa disebabkan kegagalan prapenyejuk di kilang, udara yang memasuki pengembang turbin mengandungi sedikit gris. Akibatnya, mendapan cecair yang ketara terkumpul pada bilah turbin dalam tempoh yang singkat, menjejaskan operasi normal peralatan secara serius.
Kesan titisan pada sistem
1. Kecekapan berkurangan: Kehadiran titisan akan menjejaskan pengagihan medan aliran dalaman pengembang turbo, meningkatkan rintangan geseran, dan mengurangkan kecekapan kerja. Dianggarkan bahawa untuk setiap peningkatan 1% dalam kandungan titisan, kecekapan turboexpander mungkin berkurangan kira-kira 0.5% hingga 1%.
2. Kerosakan peralatan: Perlanggaran antara bilah turbin berputar berkelajuan tinggi-dan titisan cecair akan menghasilkan daya hentaman yang kuat, yang boleh menyebabkan pisau haus, retak atau bahkan pecah di bawah kesan jangka-panjang. Selain itu, kakisan juga merupakan masalah yang tidak boleh diabaikan terutamanya bagi titisan yang mengandungi bahan berasid.
3. Bahaya keselamatan: Pengumpulan sejumlah besar titisan boleh menyebabkan getaran yang lebih kuat, menyebabkan bahagian mekanikal longgar atau rosak. Dalam kes yang teruk, ia juga boleh menyebabkan kemalangan letupan. Statistik menunjukkan bahawa penutupan tidak dirancang yang disebabkan oleh masalah titisan cecair di dalam pengembang turbo menyumbang 10% hingga 15% daripada jumlah penutupan.
Langkah-langkah pencegahan yang berkesan
1. Optimumkan proses prarawatan: Kuatkan rawatan penulenan gas mentah untuk memastikan gas yang memasuki pengembang turbin kering dan bebas daripada kekotoran. Contohnya, penggunaan penjerap ayak molekul berkecekapan tinggi-dapat menghilangkan lembapan dan komponen mudah terkondensasi lain dengan berkesan.
2. Pemantauan dan penyelenggaraan masa-sebenar: Pasang sistem pemantauan dalam talian untuk mengesan dengan segera perubahan dalam status dalaman pengembang turbo, termasuk suhu, tekanan dan kemungkinan titisan. Menjalankan penyelenggaraan yang kerap dan segera menggantikan bahagian yang rosak.
3. Penambahbaikan reka bentuk: Pertimbangkan untuk menggunakan bahan anti-kakisan untuk mengeluarkan komponen utama pengembang turbo, sambil mengoptimumkan reka bentuk struktur dalaman untuk mengurangkan kemungkinan pengumpulan titisan.
Pengembang turbo memainkan peranan yang tidak boleh diganti dalam proses pemisahan udara kriogenik, tetapi masalah penjanaan titisan dalamannya adalah bahaya tersembunyi yang mudah diabaikan tetapi sangat mengancam. Dengan-pemahaman mendalam tentang mekanisme penjanaan titisan, memahami kesan negatifnya terhadap sistem dan mengambil langkah pencegahan yang berkesan, keselamatan dan kebolehpercayaan pengendalian peralatan dapat dipertingkatkan dengan ketara dan proses pengasingan udara kriogenik dapat dipastikan berjalan dengan lancar.
